全 文 ：铜 矿 区 超 积 累 Cu 植 物 的 研 究 3
姜理英 3 3 　石伟勇　杨肖娥　傅承新　陈伟光 3 3
(浙江大学环境与资源学院和生命科学学院 , 杭州 310029)
Cu2hyperaccumulators in mining area. J IAN G Liying , SHI Weiyong , YAN G Xiaoe , FU Chengxin , CHEN
Weiguang ( College of Envi ronment & N atural Resources , Zhejiang U niversity , Hangz hou 310029 ;) . 2Chin.
J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (7) :906～908.
Plant species distributing in three Cu2mining area were investigated , and Cu concentrations in soils and plants
were analyzed. The results showed that Cu ore deposit mostly was distributed at the altitude of about 630 m.
Elsholtz ia splendens and R umex acetosa were distributed only on the Cu ore deposit or the place with high Cu
concentration , and the maximum Cu concentrations in these two plants were 1060 mg·kg - 1DW and 1006 mg·
kg - 1DW , which reached the critical of hyperaccumulator. Cu accumulations in Elsholtz ia splendens and R umex
acetosa were positively and closely correlated with Cu concentration in soil.
Key words 　Mining area , Cu2hyperaccumulators , Elsholtz ia splendens , R umex acetosa.
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 07 - 0906 - 03 　中图分类号 　X753 　文献标识码 　A
3 国家自然科学基金资助项目 (29977017) .3 3 通讯联系人.3 3 3 现在浙江诸暨化肥厂 ,诸暨 311800.
2000 - 04 - 16 收稿 ,2002 - 02 - 06 接受.
1 　引 　　言
土壤重金属污染一直是环境污染问题之一 ,而且土壤中
的重金属污染具有严重性、长期性和广泛性的特点 [1 ,6 ] . 但
常规的一些物理化学方法因费用过高、对土壤性质破坏等一
系列问题而难以广泛应用 ,植物修复为重金属污染带来了希
望[5 ,7 ,9 ,13 ] .植物修复主要是基于重金属超积累植物 ( hyper2
accumulator)的研究而兴起的. 超积累植物是指地上部分能
富集重金属占干重的 100mg·kg - 1 (Cu、Pb、Cd)或 10000 mg·
kg - 1 (如 Zn)的一类植物[2～4 ,8 ] . 在过去 20 年内 ,已报道的超
积累植物已有 400 余种 ,但大多数都分布在非洲和欧
洲[10～12 ] ,中国也有分布. 本研究目的旨在铜矿区筛选出 Cu
积累植物 ,以用于 Cu 污染土壤的植物修复.
2 　研究地区与方法
211 　自然概况
植物种类的调查主要在浙江的 3 个老矿区 ,它们分别位
于浙江省的诸暨、建德和富阳. 诸暨位于浙江中部 ,介于 119°
53′03″～120°32′07″E , 29°21′08″～29°59′03″N 之间 ,属亚热
带季风区 ,气候温和、湿润、多雨 ,四季分明 ,水资源丰富 ,年
平均气温 16. 2 ℃,年平均降水量 1315. 9 mm. 富阳和建德位
于浙江省偏北地区 ,地处 118°15′～120°45′E ,29°12′～30°35′
N 之间 ,也属亚热带季风气候 ,季平均温度为 17 ℃左右 ,年
均降水量为 330～450mm.
212 　铜矿区植物种类的调查
为充分调查这些地区可能生长的植物种类 ,调查分两次
进行 ,一次在 1995 年 11 月 ,另一次在 1996 年 5 月. 在诸暨
铜矿区 ,调查点分别选在矿床分布区、矿床临近区和矿床远
离区 ,对土壤 Cu 含量分别进行调查. 在建德和富阳市 ,调查
了老矿区、尾矿砂堆和一般的农田区 ,调查点的土壤和植物
样品取回用于 Cu 含量分析.
213 　植物样品分析
植物样品取自矿区 ,用蒸馏水冲洗 ,在 65 ℃烘干 ,磨碎
后通过 60 目的尼龙筛 ,过筛后的样品在 550 ℃灰化 4h ,用 1∶
30 (v/ v) HCl 溶解 ,Cu 含量用原子吸收分光光度法测定.
214 　土壤样品分析
取回表层土壤 ,自然风干 ,磨碎 ,过 100 目尼龙筛 ,过筛
后的样品经 HNO3 预处理以除去碳酸盐或有机质 ,继而用
H2 SO42HF 分解样品 ,破坏硅酸盐 ,后用 HNO32H2 SO42HClO4
溶解残留物 ,用原子吸收分光光度法测定样品中的 Cu 含量.
3 　结果与分析
311 　土壤 Cu 含量
从图 1 可以看出 ,诸暨铜矿矿床主要分布在海拔 630m
左右 ,在这附近土壤中的 Cu 含量明显比其它点高 ,达 2000
～3000mg·kg - 1 . 在铜矿临近区的土壤 Cu 含量也达 1000～
2000mg·kg - 1 ,而在远离铜矿分布区 ,Cu 含量大约为 10～
500mg·kg - 1 .
312 　植物分布及其 Cu 含量
31211 植物的分布 　在铜矿矿床分布区的调查发现 ,海州香
薷 ( Elsholtz ia splendens) 、酸模 ( R umex acetosa) 是主要生长
的植物. 在没有开采或离铜矿区较远的地方 ,分布一些常见
植物 ,如爵床 ( Rostellularia procumbens) 、一年逢 ( Erigeron
annuus) 和败酱 ( Pat rinia scabiosaef olla) (表 1) . 调查发现 ,在
未开采的矿区和土壤 Cu 含量低的地方不生长海州香薷 ,而
应 用 生 态 学 报 　2002 年 7 月 　第 13 卷 　第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2002 ,13 (7)∶906～908
只有在 Cu 含量高的地方才有海州香薷的生长. 海州香薷与
铜矿的分布紧密联系 ,据文献记载 ,地质学家称其为“铜花”,
并作为铜矿贮藏的指示植物.
31212 植物体内的 Cu 含量 　植物体内 Cu 含量因植物种类
和土壤或岩石中的 Cu 含量而异 ,在所有调查植物中 ,生长在
Cu含量最高点即诸暨矿区c2630点 ,海州香薷和酸模体内
Cu 含量分别达 1060、1006mg·kg - 1 (干重) . 在其它植物样品
中 ,Cu含量大约在50～700mg·kg - 1 (干重) (表1) . 在建德
图 1 　诸暨 4 个铜矿分布区 (a、b、c、d)全 Cu 含量
Fig. 1 Total soil Cu concentrations in four copper mining areas (a ,b ,c
and d) from Zhuji.
表 1 　诸暨铜矿山主要植物种类及其体内 Cu、Zn 含量
Table 1 Main plant species collected from Cu mining area in Zhuji and
concentration of Cu and Zn in shoot( mg·kg - 1)
地点
Site
点编号 3
Number
植物
Species
Cu Zn
矿床分布区 c2630 海州香薷 Elsholtz ia splendens 637. 0 510. 7
On the ore band c2630 酸模 R umex acetosa 500. 0 100. 8
c2630 蔓茎堇菜 V iola dif f usa 206. 4 245. 6
b2630 海州香薷 Elsholtz ia splendens 1060. 4 790. 3
b2630 酸模 R umex acetosa 1006. 0 168. 8
b2630 箭叶蓼 Polygonum sagittatum 300. 5 130. 7
a2630 海州香薷 Elsholtz ia splendens 554. 2 490. 4
a2630 酸模 R umex acetosa 420. 4 106. 8
矿临近区 b2590 酸模 R umex acetosa 47. 5 61. 5
Near the c2680 海州香薷 Elsholtz ia splendens 520. 2 90. 4
ore band c2680 酸模 R umex acetosa 320. 4 76. 8
远离矿区 d2760 爵床 Rostellularia procumbens 91. 4 165. 2
Far from the d2760 野艾蒿 A rtemisa lavandulaef olia 91. 3 165. 3
ore band d2760 一年蓬 Erigeron annuus 74. 5 68. 0
d2760 败酱 Pat rinia scabiosaef lla 27. 1 78. 33 根据图 1 所示而定 . Determining based on figure 1.
和富阳矿区 (表 2) ,海州香薷体内 Cu 含量大约在 200～
700mg·kg - 1 (干重) . 在铜矿矿床和尾砂堆放处 ,虽然土壤一
般比较砂性、贫瘠 ,但是海州香薷是生长最多的植物 ,表明这
种植物对干旱和营养缺乏有很强的抵抗力. 但在肥沃土壤
上 ,其长势还要好.
表 2 　建德、富阳矿区主要植物种类及体内 Cu、Zn 含量
Table 2 Main plant species collected from mining area in Jiande and
Fuyang and concentration of Cu and Zn in shoot( mg·kg - 1)
地点
Site
植物
Species
Cu Zn
尾矿砂堆 酸模叶蓼 Polygonum lapathif olium 150. 2 505. 6
Residue sand place 莲子草 A lternanthera sessilis 220 . 3 280. 2
醴肠 Eclipta prost rata 125. 7 525. 6
农田区 毛梗签 S iegesbeckia glabrescens 190. 1 95. 4
Farmland 醴肠 Eclipta prost rata 235. 4 750. 4
老矿区 海州香薷 Elsholtz ia splendens 687. 0 530. 3
Old mining area 酸模 R umex acetosa 530. 0 530. 3
野艾蒿 A rtemisia lavandulaef olia 198 . 6 372. 5
蔓茎堇菜 Viola diffusa 606 . 4 585. 6
313 　植物体内 Cu 的积累与土壤 Cu 含量的关系
海洲香薷和酸模体内 Cu 积累与土壤 Cu 含量有紧密的
关系 ,相关系数分别为 0. 9605 和 0. 9788. 随着土壤 Cu 含量
的增加 ,海洲香薷体内 Cu 含量的增加比酸模明显 (图 2) . 由
此可看出 ,这两种植物都有积累 Cu 的能力 ,但只有当土壤内
的 Cu 含量高的情况下 ,它们体内的 Cu 含量才能达到超积
累的水平.
图 2 　植物体内 Cu 积累量和土壤中 Cu 含量的关系
Fig. 2 Relationship between Cu accumulation in shoot and Cu concentra2
tion in soil.
Ⅰ1 海州香薷 ( Elsholtz ia splendens) , Ⅱ1 酸模 R umer acetosa.
4 　讨 　　论
　　这次调查铜矿的 Cu 源主要来自原生矿物的各种风化作
用 ,土壤 Cu 的自然矿化使局部地区的土壤中 Cu 过量 ,而这
种由于自然源而产生 Cu 过量的地区常存在耐 Cu 的植物种
类. 海州香薷是这些铜矿主要生长的 Cu 超积累植物. 它只能
生长在铜矿山上或者附近那些 Cu 含量比较高的地方 ,在 Cu
含量低的地方很少见到. 所以它在某种程度上可作为铜矿指
示植物而被用在生物地球化学勘探上.
海州香薷是一年生草本植物 ,茎直立 ,高达 15～50cm ,
有许多分枝. 叶子呈茅尖状 ,长 1. 5～ 3. 5cm ,宽 0. 5～
115cm. 叶柄长 0. 3～1. 0cm. 据估计 ,海州香薷的干物质产量
可达 4500kg·hm - 2 ,如果土壤肥沃时则可高于 4500kg·
7097 期 　　　　　　　　　　　　　　　　姜理英等 :铜矿区超积累 Cu 植物的研究 　　　　　　　　
hm - 2 ,所以在 Cu 污染严重的土壤中 ,每株植物能吸收 Cu 达
4. 5kg·hm - 2 . 植物对 Cu 或其它重金属的超积累特性可应用
于金属污染土壤的植物修复技术 ,这种技术的原理是超积累
植物能在被污染的土壤内生长并且能吸收积累高水平的重
金属 ,收获后能减少土壤内的重金属含量 [14 ] . 海州香薷有相
对比其它超积累植物大的生物量 ,而且这种植物对于干旱和
贫瘠的土壤条件有较强的抵抗力 ,因此在 Cu 污染土壤的植
物修复中具有广泛的应用价值 ,但对其生长条件和超积累机
制还需进一步的研究.
致谢 　何汉源先生对本研究的支持和帮助 ,在此谨表示谢
意.
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作者简介 　姜理英 ,女 ,1977 年出生 ,现为浙江大学博士研
究生 ,主要从事植物营养环境生态方面的研究. E2mail :jiang2
ly111311 @sina. com
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